2022年高三化學第一輪復習學案 常見氣體的制備與收集

2022年高三化學第一輪復習學案 常見氣體的制備與收集基礎知識按照考試大綱的要求，中學階段同學們應掌握O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、NO、NO2、H2S、NH3、CH4、C2H4、C2H2等13種氣體的實驗室制法。其中包括藥品選擇、反應原理、儀器裝置、操作要點、凈化、干燥、收集、檢驗、尾氣處理等一系列的基本知識和基本操作技能。1氣體的發(fā)生裝置一般根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件設計氣體發(fā)生裝置，通常氣體的發(fā)生裝置有如下幾種（見下圖）固態(tài)反應物加熱產生氣體有液體反應物不加熱產生氣體有液體反應物加熱產生氣體例1、實驗室利用下列裝置和試劑制取少量氯化氫氣體（見圖75）試劑： 濃硫酸 濃鹽酸 食鹽固體 硫酸氫鈉固體 二氧化錳固體請用實驗裝置編號（A、B）回答：（1）若選用試劑，則應選擇的裝置是_。（2）若選用試劑，則應選擇的裝置是_。（3）若要快速制備氯化氫，應選擇的裝置是_。2氣體的收集方法根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種：（1）排水集氣法適用于不溶于水或微溶于水且不與水發(fā)生反應的氣體。優(yōu)點是收集的氣體純度高，易判斷是否收集滿。若有些氣體雖在水中有一定的溶解性或與水微弱反應，也可通過往水中加入電解質，抑制與水反應。如用排飽和食鹽水的方法可收集濃度較高的Cl2。（裝置見圖76a）（2）向上排空氣收集法適用于不跟空氣發(fā)生反應且密度比空氣大的氣體。（裝置見圖76b）（3）向下排空氣集氣法適用于不跟空氣發(fā)生反應且密度比空氣小的氣體。（裝置如圖76c）3常見氣體制備原理，裝置選擇氣體反應原理發(fā)生裝置收集裝置注意事項O2Aa或b共同點：氣密性的檢查試管口稍向下傾斜若用排水法，做完實驗先撤導管，后撤酒精燈不同點：收集氨氣儀器要干燥CH4無水CH3COONa和堿石灰共熱Aa或cNH3Ac氣體反應原理發(fā)生裝置收集裝置注意事項H2較活潑金屬（Zn）與稀強酸（如H2SO4，HCl但勿用HNO3或濃H2SO4）的置換反應Ca或c用長頸漏斗時要液封制SO2（Na2SO3粉末）、NO2（劇烈放熱多）、C2H2（CaC2遇H2O粉化）不能用啟普發(fā)生器制CO2不用H2SO4（因CaSO4微溶）制H2S不能用硝酸或濃H2SO4（防氧化）CO2CbH2SFeS與鹽酸或稀硫酸進行復分解反應CbSO2無水Na2SO3粉末與中等濃度H2SO4進行復分解反應BbNO2Cu和濃HNO3BbC2H2電石與水進行反應BaCl2E或Db或a排水法完畢應先撤導管后撤火反應物都是液體要加碎瓷片防爆沸制乙烯要控制溫度在170集Cl2可用排飽和食鹽水HCl食鹽與濃H2SO4（不揮發(fā)性酸與揮發(fā)性酸的鹽）進行復分解反應E或DbNOE或DaC2H4Fa4尾氣的處理裝置具有毒性或污染性的尾氣必須進行處理，常用處理尾氣裝置，如圖77。一般常用吸收液吸收這些有害氣體，a、b、c為溶解度不是很大的尾氣處理裝置，d為溶液度大且吸收速率很快的尾氣處理裝置，難以吸收的尾氣如CO，應于末端燃燒除去，如e。此處還可以用塑料袋盛裝尾氣。5氣體的凈化和干燥氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有洗氣瓶、干燥管、U形管和雙通加熱管幾種。（1）洗氣瓶（如圖c）中一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應通過化學反應將雜質吸收或將雜質氣體轉化為所制取的氣體。常見除雜試劑有： 強堿溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的氣體。 飽和的酸式鹽溶液，可將雜質氣體吸收轉化，如：飽和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等強酸性氣體。飽和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等氣體。飽和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl氣體。 濃H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃H2SO4有強氧化性，不能用來干燥具有強還原性氣體，如H2S、HBr、HI等。 酸性KMnO4溶液：利用它的強氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。（2）干燥管、U形管一般裝入固體的干燥劑。常見的固體干燥劑有： 酸性干燥劑，用來干燥酸性氣體。如P2O5、硅膠、等。 堿性干燥劑，用來干燥堿性氣體。如CaO、堿石灰、固體NaOH等。 中性干燥劑，既能干燥堿性氣體又能干燥酸性氣體。如CaCl2（但CaCl2不能干燥NH3）。（3）雙通加熱管一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反應。例如：Cu和混合氣體中O2反應而將O2除去。另外還常用固體的無水CuSO4裝入干燥管中，通過顏色變化檢驗水蒸氣的存在（但不能用CuSO4作干燥劑，因CuSO4吸水率低）。用Na2O2固體也可將CO2、H2O（氣）轉化為O2。6防堵塞安全裝置（如圖79）7防倒吸安全裝置（見圖710）例2、用如圖711所示裝置可以收集以下氣體：H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、SO2（1）若集氣瓶是干燥的，氣體從A進入，可收集的氣體有_，氣體從B進入，可收集氣體_。（2）若將集氣瓶盛滿水，收集氣體并測量氣體的體積，可以收集并測量體積的氣體有_；此時氣體應由_管進入，由_管通向量筒。例3、圖712是一套實驗室制氣裝置，用于發(fā)生、干燥和收集氣體。下列各物質中能利用這套裝置進行實驗的是（ ）A銅屑和濃硝酸 B二氧化錳和濃HClC電石和水 D碳酸鈣和稀鹽酸例4、實驗室可用如圖713所示裝置將CO和CO2混合氣體進行分離和干燥，已知a、b均為活塞，試回答：（1）甲瓶內盛_溶液，乙瓶內盛_溶液，分液漏斗內盛_溶液。（2）當CO和CO2的混合通過該裝置時，先分離得到的是_氣體，活塞操作是：關閉_打開_，然后得到_氣體，活塞操作是：關閉_打開_。例5、在燒瓶A中放入一些新制的白色無水硫酸銅粉末和約10mL酒精，錐形瓶B中盛放濃鹽酸，分液漏斗C和廣口瓶D分別盛濃硫酸，干燥管F中填滿新制的堿石灰，用燒杯H作水浴器（如圖714）。打開分液漏斗C，將濃硫酸緩緩加進B，則D瓶的出氣管口不斷產生氣體，幾分鐘后燒瓶A中的硫酸銅變藍色，若此時用水浴加熱，F(xiàn)端排出的氣體待純凈后還能點燃，產生特殊顏色的火焰，請回答：（1）B中逸出的氣體是_（2）D瓶的作用是_（3）A瓶內硫酸銅的作用是_（4）E的作用是_（5）F口可點燃的氣體是_講練結合1下列實驗操作方法錯誤的是：（ ） CO2含有CO可用點燃的方法除去 N2中含有NO2可通入水中除去 除去溴苯中的雜質溴可加入KI溶液，使其生成KBr除去 甲苯中含少量苯酚，可加入溴水使其生成沉淀而除去ABCDc（）ABab（）2用裝置A、B和乳膠管組成裝置，用于收集干燥的NH3氣體（ 裝置A已經(jīng)氣密性檢查； 可供選用的試劑有堿石灰、水和酚酞）。回答下列問題： 氣體流經(jīng)裝置的順序是：NH3_c（填接口代號）； 干燥劑堿石灰應放在_中（填廣口瓶代號）； 說明NH3氣體已經(jīng)集滿的現(xiàn)象是_。3用圖示的裝置制取氫氣，在塑料隔板上放粗鋅粒，漏斗和帶支管的試管中裝有稀硫酸，若打開彈簧夾，則酸液由漏斗流下，試管中液面上升，與鋅粒接觸，發(fā)生反應，產生的H2由支管導出。若關閉彈簧夾，則試管中液面下降漏斗中液面上升，酸液與鋅粒脫離接觸，反應自動停止。需要時打開彈簧夾，又可以使氫氣發(fā)生。這是一種僅用于室溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置。回答下列問題：（1）為什么關閉彈簧夾試管中液面會下降？ （2）這種裝置在加入反應物前，怎樣檢查裝置的氣密性？ （3）從下面三個反應中選擇可以用這種隨制隨停的制氣裝置制取的氣體，填寫下表的空白： 大理石與鹽酸反應制取二氧化碳 黃鐵礦與鹽酸反應制取硫化氫 用二氧化錳催化分解過氧化氫制取氧氣氣體名稱收集方法檢驗方法（4）食鹽跟濃硫酸反應制取氯化氫不能用這種裝置隨制隨停。試說明理由。 參考答案1、D 2、 b a B中漏斗內液面忽上忽下（滴加酚酞變紅）。3、試管內有氣體生成，氣壓增大關閉彈簧夾，向長頸漏斗內加水至形成一段水柱，靜置，液面差無變化。二氧化碳向上排空澄清石灰水變渾濁硫化氫向上排空PbAc2變黑氯化鈉易溶于水，無法使固液分離，反應需要加熱。